由介電泳形成之液態纖核液態包層光波導

Abstract

光流體學基本目標是於微奈米尺度下操控流體與光，以及運用流體與光的交互作用以產生多功能的系統。本論文設計一個光波導，其纖核與包層的結構都是由液體所組成的。此波導的形成是，在具有低介電常數之包層液體環境中（20 cSt矽油，□＝2.5），藉由介電泳的方式，驅動具有高介電常數的纖核液體於電極上（□-butyrolactone，□＝41.65）。由介電泳驅動的液態光波導系統不但擁有液體界面比較平滑的優點，而且穩定的纖核與包層液體會消除由液體流動時所產生的散射損失。由於纖核液體是被電場所定義，所以各種二維形狀的波導可以藉由施加電壓在所設計的電極圖型上所形成，如本實驗所示範的「漸縮-L型液態波導」與「漸縮-螺旋型液態波導」。

此外，本實驗除了成功的將液態波導以介電泳形成，我們並將液態波導藉由施加電壓改變其在電極陣列上的位置並與光源耦合結合以實現光流體切換元件。於本實驗中，長12.85 mm的纖核液體在施加電壓為173.14 VRMS時之切換速度為0.929 mm/s。